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1、第八章 单片机系统扩展,8-1 概 述,8-2 外部存储器扩展,8-1 并行I/O口扩展,8-1 D/A和A/D扩展,8-1 概 述,MCS-51系列单片机中： 8051、8751即可单片应用，又可外部功能扩展； 8031不能单片应用，内部无ROM； 87C251只能单片应用，不能外部扩展。 一般考虑如下功能部件的扩展与配置 外部存储器的扩展和配置 I/O口的扩展与配置 外围部件的扩展与配置,8-1 概 述,MCS-51外部总线： P0和P2构成外部16位地址总线 P0口为8位数据总线，分时复用 ALE,PSEN以及P3口作为控制总线 地址空间的分配 程序存储器独占64K存储空间，由/PSEN
2、访问。 对于数据存储器的64K空间，由于外部功能部件均须分配一个地址空间，主机按指定的地址访问各功能部件，存在地址空间分配问题。,8-1 概 述,两种地址选择方法： 线选法 空余的某一根地址总线作为某一存储器或功能部件的片选信号线。 适于外扩芯片较少的系统，且地址空间不连续。 例：主机8031，外部扩展一片4K EPROM2732，一片可编程并行I/O接口芯片8255，一片A/D转换0809，一片多功能键盘显示芯片8279。,8-1 概 述,线选法,2732地址： 0000H-0FFFH,8255地址： 1110 XXXX XXXX XX00B 1110 XXXX XXXX XX11B,827
3、9地址： 1101 XXXX XXXX XXXXB 1101 XXXX XXXX XXXXB,0809地址： 1011 XXXX XXXX XXXXB 1011 XXXX XXXX XXXXB,8-1 概 述,地址译码法 单片机剩余高位地址总线通过地址译码器输出片选信号。 地址译码法可以减少各部件所占的地址空间，增加外部扩展部件的数量。 常用的译码器是74LS138.,8-1 概 述,8-1 概 述,G1接+5V，G2A、G2B接地，C,B,A分别与地址线的高3位连接。将地址空间分为连续8个8K空间。,0000H1FFFH,2000H3FFFH,4000H5FFFH,E000HFFFFH,8-
4、1 概 述,若要将地址空间分为连续16个4K空间。,P2.4 P2.5 P2.6,0000H0FFFH,1000H1FFFH,7000H7FFFH,8000H8FFFH,P2.4 P2.5 P2.6,9000H9FFFH,F000HFFFFH,8.2 外部存储器扩展,程序存储器扩展 当片内ROM不够或采用8031为主机时，均可进行外部程序存储器扩展，一般选用EPROM。 单片机P0口数据与地址分时复用，因此需要地址锁存。常用的8位地址锁存器 74LS373、8282。,8.2 .1 外部程序存储器扩展,逻辑框图,接地或译码输出,8.2 .1 外部程序存储器扩展,无MOVX类指令时序,8.2 .
5、1 外部程序存储器扩展,有MOVX类指令时序,8.2 .1 外部程序存储器扩展,常用程序存储器 2764(8KB) 27128(16KB) 27256(32KB) 27512(64KB),A0 O0 A7 O7 A8 A12 VPP/PGM /OE /CE GND,8.2 .1 外部程序存储器扩展,2764特性表,8.2 .2 外部数据存储器扩展,外部数据存储器扩展 扩展空间为64K，并有专门的指令MOVX访问 常用RAM芯片：Intel 6116(2KB)、6264(8KB)、62256(32KB)。 逻辑框图,图中Y0地址空间：0000H1FFFH 超过8K，可将译码输出经逻辑组合后与/C
6、E连接 其余功能部件统一编址在64K外部数据存储器地址空间。,8.2 .2 外部程序存储器扩展,6264(8KB)静态随机RAM，CMOS工艺,+5V单一电源，典型存取时间200NS。,8.2 .2 外部程序存储器扩展,6264特性表,8.2 外部存储器扩展,单片机连接 8KB EPROM 2764 和 8KB RAM 6264 各一片,8.3 并行I/O口扩展,大多数应用系统均需外扩I/O接口部件 尤其是使用8031，必须外部扩展程序存储器，则只有P1口和P3口的剩余线可以作为I/O线使用。 外部RAM和I/O接口等功能部件统一编址在64KB外部数据存储器地址空间，每个接口芯片的功能寄存器相
7、当于一个外部RAM单元。,8.3 并行I/O口扩展,可编程多功能接口芯片8155 片内集成256字节RAM，3个并行口PA0-7、PB0-7、PC0-5，1个14位定时器。 内部集成地址锁存器，可直接和单片机接口相连。 8155/8156区别在于: 8155的/CE=0 ，低电平有效 8156的CE=1 ，高电平有效,8.3 并行I/O口扩展,8155逻辑结构及外特性,数据线,AD0-7：传送8155与单片机之间的数据，控制字，状态字。,PA、PB、PC ：传送8155与外设之间的信息。,PA0-7和PB0-7：8位通用I/O口，编程选择输入输出方式。,PC0-5：可以做6位通用I/O口，或编
8、程选择用于PA和PB的控制信号,8.3 并行I/O口扩展,8155逻辑结构及外特性,地址线,AD0-7：I/O口和256字节RAM地址。由ALE下跳沿锁存到8155内部地址锁存器,IO/M：选择IO口/RAM单元。低电平，AD0-7出现的地址是访问RAM地址，高电平，该地址为8155I/O口地址,/CE：片选信号，由ALE下跳沿锁存到8155内部地址锁存器,8.3 并行I/O口扩展,8155逻辑结构及外特性,控制线,ALE：地址锁存信号，下跳沿锁存AD0-7,/CE,IO/M状态到8155内部地址锁存器,/RD：读选通信号，低电平有效,/WR：写选通信号，低电平有效,8.3 并行I/O口扩展,
9、8155逻辑结构及外特性,定时器输入输出线,TIMER IN：定时器/计数器输入端口,TIMER OUT：定时/计数器输出端口，由定时/计数器工作方式决定输出信号波形,8.3 并行I/O口扩展,8155逻辑结构及外特性,RESET:复位信号输入端，5us宽正脉冲,VCC: +5v电源,VSS: 地,8.3 并行I/O口扩展,8155寻址方式 IO/M为低电平，访问8155内部256字节RAM，地址为00-FFH IO/M为高电平，访问8155 I/O口，地址为：,8.3 8155命令寄存器,命令寄存器,8.3 8155状态寄存器,状态寄存器,8.3 并行I/O口扩展,8155工作方式 基本I/
10、O方式 命令字的D3D2位为00或01，PA、PB、PC均工作在基本输入输出方式，由D0 D1决定PA,PB口的输入或输出，PC口的输入输出由D3D2位00或01决定 选通I/O方式 命令字的D3D2位为10或11， PA(PA、PB)工作在选通方式。PC0-2用于PA口的控制信号， PC3-5用于PB口的控制信号,8.3 并行I/O口扩展,选通I/O方式 INTR为中断请求输出线，作为主机的中断源，高电平有效。当PA PB缓冲器与外围部件进行数据的输入输出时，INTR置1，主机对相应I/O进行读写后，清0,BF为缓冲器满标志输出线，当PA PB缓冲器有数据，置1,STB为外围部件选通输入信号
11、线，低电平有效,8.3 并行I/O口扩展,8155 定时/计数器 8155内部有14位减1计数器，即可定时，也可对外部事件计数。 TIMER IN端口每输入一个计数脉冲，计数器减1，计数器减为0，TIMER OUT端口输出一个方波或脉冲。 8155定时/计数器的寄存器,04H,05H,8.3 并行I/O口扩展,8155定时/计数器的输出模式,8.3 并行I/O口扩展,8155与单片机连接,8155的/CE与/Y1连接,8155的RAM地址 001X XXX0 0000 0000-001X XXX0 1111 1111 8155的I/O地址 001X XXX1 XXXX X000-001X XX
12、X1 XXXX X101,8.3 并行I/O口扩展,8155的初始化程序 定时计数器实现对输入脉冲的24分频,输出方波,计数常数为: 低字节 00011000B (即24) 高字节 0100 0000B 方式1 8155的PA口为基本输入方式,PB口为基本输出方式,PC口为基本输入方式,命令字为: 11 00 00 10B 即C2H,8.3 并行I/O口扩展,8155的初始化程序 INTI: MOV DPTR,#3F04HMOV A,#18HMOVX DPTR,AINC DPTRMOV A,#40HMOVX DPTR,#3F00HMOV A,#0C2HMOVX DPTR,A 访问8155的RAM MOV DPTR,#3EXXH MOVX DPTR,A MOVX A,DPTR,
